專利名稱：具有曲折排氣通道的混合式充氣機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種供汽車乘員約束(阻遏)系統(tǒng)用的混合式充氣機(jī)，特別涉及一種具有曲折排氣通道的混合式充氣機(jī)，它可將燃燒產(chǎn)生的熱物質(zhì)和相應(yīng)的碎屑進(jìn)入氣包的可能性降至最低程度，并可增加熱傳遞和壓縮氣體的膨脹。
汽車乘員約束系統(tǒng)使用一氣包，它在汽車碰撞的情況下，必須被迅速地充氣，以便給乘員提供約束和緩沖?；旌鲜匠錃鈾C(jī)可用來給氣包充氣，這種混合式充氣機(jī)利用壓縮的惰性氣體和煙火熱源燃燒產(chǎn)生的物質(zhì)的混合物。由于混合式充氣機(jī)不需要使用疊氮化物(azides)，因此不會(huì)影響環(huán)境，是合乎需要的，而且由于輸送給氣包的充氣氣體比煙火氣體發(fā)生器產(chǎn)生的氣體較冷，因此使有關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有較大的活動(dòng)余地。
然而，在充氣氣體生產(chǎn)中使用任何煙火材料產(chǎn)生了有可能使燃燒產(chǎn)生的熱物質(zhì)和相關(guān)的熱碎屑從充氣機(jī)進(jìn)入氣包。雖然可使用濾網(wǎng)以減少這種可能性，但濾網(wǎng)會(huì)增加成本和重量，使結(jié)構(gòu)擴(kuò)大，并限制氣體的輸送。
本實(shí)用新型的主要目的是提供一種供汽車乘員約束系統(tǒng)用的混合式充氣機(jī)。
本實(shí)用新型的另一目的是提供一種混合式充氣機(jī)，它可將從充氣機(jī)輸送到一相關(guān)的氣包的、由燃燒產(chǎn)生的熱物質(zhì)和碎屑降至最低程度。
本實(shí)用新型的還有一個(gè)目的是提供一種混合式充氣機(jī)，它可以實(shí)現(xiàn)控制充氣氣體向氣包的流動(dòng)。
按照本實(shí)用新型，一種供汽車乘員約束系統(tǒng)用的混合式充氣機(jī)包括一具有上端和下端的中心系桿，以及一彎曲的、連續(xù)的、固定在中心系桿的上端和下端上、包圍著中心系桿、并形成一容納和貯存壓縮氣體的壓力室的容器壁。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，容器壁和中心系桿一起形成一通常含有諸如氬氣或氮?dú)獾亩栊詺怏w的環(huán)形的壓力室，貯存氣體的壓力在2,000到4,000磅/吋2(psi)之間。該中心系桿有一容納和貯存煙火熱源材料的燃燒室。該中心系桿還裝著點(diǎn)火裝置，以便點(diǎn)燃煙火熱源材料。此外，該中心系桿有一從燃燒室延伸進(jìn)入壓力室的定向進(jìn)氣口以及封閉該進(jìn)氣口的裝置。進(jìn)氣口可使由煙火熱源材料產(chǎn)生的熱氣體進(jìn)入壓力室的限定的弧形部分，然后，熱氣體轉(zhuǎn)向流入中心系桿兩側(cè)的路徑，與在壓力室里的惰性氣體混合。
根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，該燃燒室從中心系桿的下端軸向向內(nèi)延伸，該煙火熱源材料是硝酸鉀硼(BKNO3)，點(diǎn)火器安裝在燃燒室的一塊隔板上并包括一可點(diǎn)燃煙火熱源材料的電子啟動(dòng)管，而定向進(jìn)氣口由一易破裂的金屬圓盤密封。點(diǎn)火時(shí)，煙火熱源材料燃燒并產(chǎn)生熱氣體，該熱氣體使金屬圓盤破裂，從而允許熱氣體定向地通過進(jìn)氣口進(jìn)入壓力室，加熱和膨脹其中的氣體。
中心系桿還有一從靠近中心系桿上端的壓力室延伸的定向排氣口，定向進(jìn)氣口的取向基本上與排氣口相反。排氣通道包括一從壓力室通過中心系桿上端的排氣口，而充氣機(jī)還包括密封排氣通道的易破裂的裝置。膨脹的貯存氣體和熱燃燒氣體使該密封裝置破裂，從而允許氣體離開壓力室和中心系桿。這樣，從燃燒室到排氣通道的路線基本上以相反的方向開始和結(jié)束，而這迂回曲折的路線減少了通過排氣孔排出的燃燒產(chǎn)生的固體物質(zhì)和碎屑的數(shù)量。
根據(jù)本實(shí)用新型的其它方面，排氣通道還包括一由中心系桿限定的、接納來自排氣口的氣體的孔腔，以及一從中心系桿的頂部軸向向上開設(shè)的排氣孔。該排氣孔控制著從充氣機(jī)來的氣體的流動(dòng)。根據(jù)本實(shí)用新型附加的方面，一擴(kuò)散器置于中心系桿的頂部，以接收和分配充氣氣體，該擴(kuò)散器包括與排氣孔并列的實(shí)心頂壁和具有徑向噴口的側(cè)壁。這樣，排氣腔和擴(kuò)散器在充氣氣體輸入氣包的迂回曲折的路線上提供了兩個(gè)額外的90度方向改變。氣包被安裝成包圍著擴(kuò)散器，以便其通過氣體而膨脹。
用來說明本實(shí)用新型的新穎性的各種特征在附后的、作為本說明書一部分的權(quán)利要求書中特別指出。為了較好地理解本實(shí)用新型，它的工作優(yōu)點(diǎn)，以及使用時(shí)可實(shí)現(xiàn)的具體目的，請(qǐng)參閱附圖和對(duì)推薦的實(shí)施例的說明。


圖1是按照本實(shí)用新型的一混合式充氣機(jī)的縱剖視圖；圖2是
圖1所示的混合式充氣機(jī)沿著
圖1中的2-2線的水平剖視圖；以及圖3是
圖1所示的混合式充氣機(jī)中的擴(kuò)散器和中心系桿上端的局部視圖。
所有附圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的零件。
這里用
圖1和2來表示本實(shí)用新型的混合式充氣機(jī)，圖3表示其局部視圖。參看
圖1，混合式充氣機(jī)10上安裝著可充氣的氣包(氣囊)12。圖中所畫的氣包12是示意的，實(shí)際上還要大，在使用前是緊密折疊并緊靠充氣機(jī)10，這在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的。
混合式充氣機(jī)包括一殼體11，它具有一通常是圓柱形的中心系桿14，該中心系桿14的上端有一徑向延伸的圓形凸緣16，而在其下端有一徑向延伸的圓形凸緣18。一彎曲的、連續(xù)的容器壁20有一通常是C型的橫截面，其圓形的上邊緣22通過焊縫23而被固定在中心系桿的上端凸緣16上，其圓形的下邊緣24通過焊縫25而被固定在中心系桿的下端凸緣18上，由此使容器壁22和中心系桿14一起形成一環(huán)繞著中心系桿的環(huán)形壓力室26。壓力室26充滿著諸如氬氣或氮?dú)獾亩栊詺怏w，壓力在2,000至4,000磅/吋2(psi)的范圍內(nèi)，該氣體在混合式充氣機(jī)10啟動(dòng)前按下述的密封方式被密封在室26內(nèi)。該氣體通過充氣口28進(jìn)入，然后該充氣口28通過焊點(diǎn)29被封閉。
中心系桿14限定了一從其下端軸向地在其內(nèi)延伸的燃燒室30。燃燒室30含有煙火熱源材料31，它通常包括硝酸鉀硼(BKNO3)或其它合適的煙火材料，以便產(chǎn)生可用來加熱貯存氣體的熱氣體。含有煙火熱源材料的燃燒室30還有一安裝在柱塞34上的點(diǎn)火器(電引火器)32，柱塞34從中心系桿的下端封閉著燃燒室30。柱塞34和點(diǎn)火器32通過坡口平板36被固定就位，而該平板36被焊固在中心系桿14上。
中心系桿14有一定向的進(jìn)氣口40，它有一從燃燒室30向壓力室26延伸的圓形進(jìn)氣孔42。進(jìn)氣口40是有方向性的，它沿著線41軸向延伸，通過中心系桿朝向壓力室和容器壁限定的弧形部分，通常如圖2中的區(qū)域A所示，而不是一開始就引導(dǎo)從燃燒室30排出的熱燃燒氣體均勻地通過壓力室26。進(jìn)氣口40的直徑小于中心系桿14周長的六分之一。在混合式充氣機(jī)10啟動(dòng)之前，一薄金屬隔片44使壓力室26與煙火燃燒室隔絕，該隔片44的周邊焊接在進(jìn)氣口40的階梯形部分46上。隔片44背靠著實(shí)心柱塞48，而柱塞48被安裝在靠近進(jìn)氣口40的進(jìn)氣孔42處的斜面座里，由此給薄隔片44提供一個(gè)抵抗氣體壓力的支承。
中心系桿14的上端還有一個(gè)定向的排氣口50，它沿著線51取向，而線51與定向進(jìn)氣口40的線41并排。排氣口50的開口與定向進(jìn)氣口40的出口在方向上是完全相反的，也即它面對(duì)著與進(jìn)氣口40完全相反的、氣室的限定的弧形部分，通常如圖2中的區(qū)域B所示。定向排氣口50是排氣通道53的一部分，排氣通道53還包括孔腔52和排氣孔54。排氣孔54形成于坡口平板56上，而坡口平板56被焊合在中心系桿14上端的配合凹槽中，并部分地形成孔腔52，排氣孔54由一易破裂的金屬隔片58覆蓋，而隔片58的周邊與環(huán)繞著排氣孔54的坡口平板56的下側(cè)面焊合。如
圖1所示，金屬隔片58在貯存的壓縮氣體的壓力下向上拱起。
排氣口50最好是矩形的或狹槽形的，具有平行壁以及沿著其長度方向有恒定的橫截面。排氣口50的橫截面積大于排氣孔54的橫截面積，其中，排氣孔54控制著提供給氣包12的充氣氣體的速度。
混合式充氣機(jī)10還包括一擴(kuò)散器60，它呈一倒置的杯狀，包括頂壁62和環(huán)形側(cè)壁64。頂壁62與排氣孔54并列，從而使排氣孔54出來的氣體向著頂壁流動(dòng)。側(cè)壁的下邊緣被置于并被固定于中心系桿14上端的配合凹槽里，如
圖1所示。擴(kuò)散器60的側(cè)壁64具有許多均勻間隔的擴(kuò)散器噴口68。
混合式充氣機(jī)10用來給氣包12充氣，如圖所示，氣包的口通過安裝在容器壁20上的周邊凸緣70而固定在混合式充氣機(jī)10上。這樣，從混合式充氣機(jī)10噴出的充氣氣體從擴(kuò)散器噴口68進(jìn)入氣包12內(nèi)部，從而使其膨脹。
混合式充氣機(jī)10以下述方式進(jìn)行工作。為響應(yīng)汽車碰撞發(fā)出的信號(hào)，有一控制信號(hào)傳遞給點(diǎn)火器32，使其啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)，點(diǎn)火器32發(fā)火，點(diǎn)燃煙火熱源31。當(dāng)煙火燃燒室30里的壓力升高并超過貯存氣體的壓力時(shí)，柱塞48移位。接著，當(dāng)燃燒壓力超過貯存氣體的壓力和隔片的強(qiáng)度時(shí)，薄金屬隔片44破裂。來自燃燒的煙火熱源及點(diǎn)火器的熱氣體和熱顆粒一般沿著線41通過定向進(jìn)氣口40進(jìn)入壓力室26的限定的弧形部分。
來自燃燒煙火的熱氣體和熱顆料加熱貯存氣體，并使室26里的壓力迅速升高。當(dāng)室26里的壓力超過覆蓋著排氣孔54的金屬隔片58的結(jié)構(gòu)能力時(shí)，金屬隔片破裂，允許氣體通過擴(kuò)散器噴口68排入氣包12。在環(huán)形室26中的大量的貯存氣體，通過來自燃燒的煙火熱源材料31的氣體而使其增大。這樣，在孔腔52里的原有數(shù)量的氣體被輸出后，充氣氣體流經(jīng)排氣口50，孔腔52和排氣孔54。如上所述，排氣孔54調(diào)節(jié)來自充氣機(jī)的氣流，并給氣包提供一個(gè)理想的充氣速度，只要改變?cè)撆艢饪椎闹睆骄涂砂凑仗厥獾臍獍Y(jié)構(gòu)隨意地調(diào)整充氣速度。
從燃燒室30到擴(kuò)散器噴口68的流動(dòng)路線是迂回曲折的，從而可防止或充分地減少進(jìn)入氣包12的熱顆粒。特別是，從燃燒室30來的熱顆粒和碎屑首先沿著進(jìn)氣口40的線41進(jìn)入壓力室26。然后，加熱的氣體環(huán)繞著壓力室26流動(dòng)，如圖2中的位于中心系桿兩側(cè)的箭頭72所示。接著，排氣路線如圖2中的箭頭74所示的、徑向向內(nèi)進(jìn)入排氣口50。在完全相反的兩個(gè)開口之間的這條流動(dòng)路線也有助于從熱煙火氣體到貯存氣體之間的熱交換，由此加熱和擴(kuò)張貯存氣體。
在孔腔52里，流動(dòng)方向改變90度，排出的氣流(如圖3所示)相對(duì)于中心系桿14通常呈軸向的。然后，排出氣流碰撞擴(kuò)散器60的頂壁62，從而再轉(zhuǎn)向90度而從擴(kuò)散器噴口68流出。由于氣體重量小于顆粒和碎屑的重量(該顆粒和碎屑是由于點(diǎn)火器啟動(dòng)燃燒煙火熱源材料和使隔片44破碎而產(chǎn)生的)，從而該顆粒和碎屑基本上不能實(shí)現(xiàn)從燃燒室到擴(kuò)散器噴口68之間的所有的方向改變，由此可防止或最大限度地減少熱顆粒被排放到氣包12的內(nèi)部。如屬需要，以及按照現(xiàn)有技術(shù)所述的那樣，可在擴(kuò)散器內(nèi)設(shè)一濾網(wǎng)；然而，只要一張輕型的擴(kuò)散器絲網(wǎng)就足夠了。
至此，已介紹了混合式充氣機(jī)的較佳實(shí)施例，它可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。根據(jù)推薦的實(shí)施例的描述，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可看到，在不超出本實(shí)用新型范圍的情況下可對(duì)其作出改變。因此，這并不意味本實(shí)用新型的范圍限定于所示的和所述的特殊的實(shí)施例。此外，這意味著本實(shí)用新型的范圍由附后的權(quán)利要求書和它們的同等物所限定。
權(quán)利要求1.一種供汽車乘員約束系統(tǒng)用的混合式充氣機(jī)，其特征在于，它包括(A)一中心系桿，它具有一上端和一下端；(B)一彎曲的連續(xù)的容器壁，它固定在中心系桿的上端和下端并包圍著中心系桿，形成一容納和貯存壓縮氣體的壓力室；(C)一從中心系桿下端延伸形成的燃燒室，它容納和貯存煙火熱源材料和點(diǎn)燃煙火材料的點(diǎn)火器；(D)一形成于中心系桿上的定向進(jìn)氣口，它只是以單一方向從燃燒室向壓力室延伸，還有一至少在煙火材料點(diǎn)燃前密封進(jìn)氣口的裝置；(E)一形成于中心系桿上的定向排氣口，它只是以單一方向從靠近中心系桿上端的壓力室延伸，定向進(jìn)氣口與定向排氣口的取向是相反的；以及(F)一排氣孔，它至少形成從壓力室通過中心系桿上端的排氣通道的一部分，還有一直到煙火材料點(diǎn)燃為止密封著排氣通道的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的混合式充氣機(jī)，其特征在于，中心系桿呈柱狀，進(jìn)氣口將熱氣體從燃燒室輸向壓力室的限定的弧形部分。
3.如權(quán)利要求2所述的混合式充氣機(jī)，其特征在于，所述進(jìn)氣口包括一將熱氣體輸送至壓力室的限定的弧形部分的進(jìn)氣孔。
4.如權(quán)利要求3所述的混合式充氣機(jī)，其特征在于，密封進(jìn)氣口的裝置是一易破裂的金屬隔片。
5.如權(quán)利要求3所述的混合式充氣機(jī)，其特征在于，排氣口以完全與進(jìn)氣口相反的方向接受自壓力室到由壓力室的限定的弧形部分的氣體。
6.如權(quán)利要求2所述的混合式充氣機(jī)，其特征在于，排氣口以完全與進(jìn)氣口相反的方向接受自壓力室到由壓力室的限定的弧形部分的氣體。
7.如權(quán)利要求1所述的混合式充氣機(jī)，其特征在于，排氣通道還包括一形成于中心系桿上端的、并通過排氣口與壓力室連通的孔腔，以及一與孔腔連通的排氣孔。
8.如權(quán)利要求7所述的混合式充氣機(jī)，其特征在于，排氣通道中的、從排氣口到排氣孔的部分在孔腔中轉(zhuǎn)變90度的方向。
9.如權(quán)利要求8所述的混合式充氣機(jī)，其特征在于，排氣孔具有小于排氣口的橫截面。
10.如權(quán)利要求8所述的混合式充氣機(jī)，其特征在于，還包括一置于排氣孔之上的擴(kuò)散器，該擴(kuò)散器包括一與排氣孔并列的、以使排出氣體的路線改變90度的頂壁，以及一含有諸均布的、以輸送充氣氣體給氣包的噴口的環(huán)形側(cè)壁。
11.如權(quán)利要求7所述的混合式充氣機(jī)，其特征在于，排氣孔具有小于排氣口的橫截面。
12.如權(quán)利要求7所述的混合式充氣機(jī)，其特征在于，密封排氣通道的裝置包括一覆蓋在排氣孔上的、易破裂的金屬隔片。
13.如權(quán)利要求1所述的混合式充氣機(jī)，其特征在于，還包括一置于排氣孔之上的擴(kuò)散器，該擴(kuò)散器包括一與排氣孔并列布置的、以使排出氣體的路線改變90度的頂壁，以及一含有諸均布的、以輸送充氣氣體給氣包的噴口的環(huán)形側(cè)壁。
14.如權(quán)利要求1所述的混合式充氣機(jī)，其特征在于，所產(chǎn)生的氣體是硝酸鉀硼(BKNO3)，而所述壓力室含有壓力在2,000-4,000磅/吋2范圍內(nèi)的一種惰性氣體。
15.一種供汽車乘員約束系統(tǒng)用的混合式充氣機(jī)，其特征在于，它包括(A)一限定壓力室的殼體，它包括一通過該壓力室延伸的中心系桿，和與所述中心系桿固定的、彎曲的、連續(xù)的容器壁；(B)在壓力室內(nèi)的、壓力在2,000-4,000磅/吋2之間的惰性氣體；(C)一形成于中心系桿內(nèi)的燃燒室，中心系桿有一僅以單一方向從燃燒室向壓力室延伸的進(jìn)氣口，單向延伸的進(jìn)氣口定向地朝向壓力室的第一限定部分；(D)貯存在燃燒室里的煙火熱源材料，以及點(diǎn)燃煙火熱源材料的點(diǎn)火器；(E)密封進(jìn)氣口的金屬隔片，該金屬隔片適宜于隨著煙火熱源材料的點(diǎn)燃而打開進(jìn)氣口；(F)一由殼體形成的、使壓力室與安裝在殼體上的氣包連通的排氣通道，僅按單一方向延伸的排氣通道包括至少一個(gè)定向地朝向壓力室的第二限定部分的排氣口，該第二限定部分與第一限定部分的方向完全相反；(G)密封排氣通道的金屬隔片，該金屬隔片適宜于在煙火熱源材料被點(diǎn)燃后打開。
16.如權(quán)利要求15所述的混合式充氣機(jī)，其特征在于，排氣通道包括至少一個(gè)至少為90度的方向改變。
17.一種供汽車乘員約束系統(tǒng)用的混合式充氣機(jī)，其特征在于，它包括(A)一僅以單一方向延伸的柱形中心系桿，它具有一徑向延伸的圓形上凸緣和一徑向延伸的圓形下凸緣；(B)一具有C型橫截面和上、下圓形邊緣的彎曲容器壁，該上邊緣被固定在中心系桿的圓形上凸緣上，該下邊緣被固定在中心系桿的圓形下凸緣上，容器壁和中心系桿一起形成一環(huán)形壓力室，且僅按單一方向延伸；(C)貯存在環(huán)形壓力室內(nèi)的惰性壓力氣體；(D)一從中心系桿下端延伸并在其內(nèi)形成的燃燒室，該燃燒室含有煙火熱源材料，和一閉合燃燒室的柱塞，在柱塞上安裝有一用來點(diǎn)燃煙火熱源材料的點(diǎn)火器；(E)一通過中心系桿的圓形進(jìn)氣口，它從燃燒室通向壓力室，該進(jìn)氣口具有小于中心系桿六分之一周長的直徑，該進(jìn)氣口相對(duì)于壓力室是定向的；(F)一密封進(jìn)氣口、在煙火熱源材料點(diǎn)燃后易破裂的金屬隔片；(G)一形成于中心系桿的、在燃燒室上方的排氣通道，包括(i)一與壓力室連通的排氣口，該排氣口的方向相對(duì)于壓力室而言與進(jìn)氣口的方向是相反的；(ii)一通過排氣口與壓力室連通的孔腔；(iii)一作為孔腔出口的排氣孔，它給排氣通道提供一個(gè)轉(zhuǎn)變的方向；以及(H)一密封排氣通道的金屬隔片。
18.如權(quán)利要求17所述的混合式充氣機(jī)，其特征在于，還包括一安裝在中心系桿上的擴(kuò)散器，該擴(kuò)散器包括一與排氣孔并列的頂壁，以及一環(huán)繞著排氣孔的側(cè)壁，該側(cè)壁上有諸均布的噴口。
專利摘要一供汽車乘員約束系統(tǒng)用的混合式充氣機(jī)包括一中心系桿，以及包圍著中心系桿的容器壁，它們形成一貯存惰性壓縮氣體的壓力室。該中心系桿有一燃燒室，接納煙火熱源材料和一點(diǎn)燃它的點(diǎn)火器。中心系桿還有一定向進(jìn)氣口，以及一隔片。中心系桿還有一定向排氣口，排氣口按氣體流動(dòng)路徑提供了一個(gè)轉(zhuǎn)變的方向。一易破裂的隔片在氣體生成物點(diǎn)燃前可密封排氣通道。一擴(kuò)散器提供了另一個(gè)排氣路徑的方向改變。
文檔編號(hào)B60R21/26GK2234383SQ9520794
公開日1996年9月4日 申請(qǐng)日期1995年4月12日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月9日
發(fā)明者利蘭·B·科特, 蘭德爾·J·克拉克, 布拉德利·W·史密斯 申請(qǐng)人:莫頓國際股份有限公司